[发明专利]三维稳态热传导地温场的正演方法、装置、设备及介质

说明书

三维稳态热传导地温场的正演方法、装置、设备及介质，构建内部包含三维异常体的目标区域的三维棱柱体模型并对其进行网格剖分，根据目标区域的的热物理参数的分布情况，给三维棱柱体模型中的每个剖分节点的热物理参数赋值，加载边界条件，计算空间域背景场温度，将其作为初始空间域温度总场；基于热物理参数以及当前空间域温度总场计算空间波数混合域异常温度场；对空间波数混合域异常温度场进行傅里叶逆变换，得到空间域异常场温度；基于空间域背景场温度和空间域异常场温度，得到新的空间域温度总场；不断迭代，直至迭代获得的新的空间域温度总场满足迭代收敛条件。本发明实现了三维稳态热传导地温场高效、高精度的数值模拟。

技术领域

本发明属于地温场数值模拟技术领域，特别涉及一种三维稳态热传导地温场的正演方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着社会经济环境的发展，绿色能源的需求量与日俱增。地热能作为一种清洁的可再生能源越来越受到重视。然而由于地下地质情况的复杂性，地热资源的勘探、开采与利用都面临着挑战，因此地温场的数值模拟技术亟需发展。

目前地温场数值模拟存在的缺陷是：常规的地温场数值模拟方法(如有限单元法、有限差分法、边界单元法、有限体积法)都是在空间域中进行计算，要在大规模复杂介质中达到较高的精度要求，需对模型进行精细剖分，剖分单元数目多，导致存储量大，计算时间长。

发明内容

针对目前的有限单元法、有限差分法、边界单元法等常规方法在处理大规模温度场数值模拟时计算量大、存储要求高的现状，本发明旨在提出一种三维稳态热传导地温场的正演方法、装置、设备及介质，以满足起伏地形精细化正演计算的需求。

为实现上述技术目的，本发明提出的技术方案为：

一方面，本发明提供一种三维稳态热传导地温场的正演方法，包括：

S1.确定三维异常体，确定内部包含所述三维异常体的目标区域，并构建目标区域的三维棱柱体模型；

S2.对所述三维棱柱体模型沿x、y、z方向进行网格剖分，剖分得到一系列的剖分节点以及三维棱柱体模型的网格剖分参数；

S3.根据目标区域的的热物理参数的分布情况，给三维棱柱体模型中的每个剖分节点的热物理参数赋值；

S4.加载边界条件，计算空间域背景场温度，将其作为初始空间域温度总场；

S5.基于热物理参数以及当前空间域温度总场计算空间波数混合域异常温度场；

S6.对空间波数混合域异常温度场进行傅里叶逆变换，得到空间域异常场温度；

S7.基于空间域背景场温度和空间域异常场温度，得到新的空间域温度总场；

S8.设定迭代收敛条件，如新的空间域温度总场满足迭代收敛条件，则输出新的空间域温度总场，否则将新的空间域温度总场作为下一次迭代中的当前空间域温度总场，返回S5。

另一方面，本发明提供一种三维稳态热传导地温场的正演装置，包括：

第一模块，用于确定三维异常体，确定内部包含所述三维异常体的目标区域，并构建目标区域的三维棱柱体模型；

第二模块，用于对所述三维棱柱体模型沿x、y、z方向进行网格剖分，剖分得到一系列的剖分节点以及三维棱柱体模型的网格剖分参数；

第三模块，用于根据目标区域的的热物理参数的分布情况，给三维棱柱体模型中的每个剖分节点的热物理参数赋值；

第四模块，用于加载边界条件，计算空间域背景场温度，将其作为初始空间域温度总场；

第五模块，用于基于热物理参数以及当前空间域温度总场计算空间波数混合域异常温度场；